電機學chap09_自整角機課件

1、 自整角機9.自整角機9.自整角機自整角機概述自整角機的功能主要是實現(xiàn)角度跟蹤。通過電的聯(lián)系，使機械上不相連接的多根轉(zhuǎn)軸能夠自動地保持相同的轉(zhuǎn)角變化，或者同步旋轉(zhuǎn)。這種系統(tǒng)亦稱為同步聯(lián)系裝置。許多物理量常可轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速，所以這種傳遞轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速的同步聯(lián)系裝置就得到了廣泛的應用。主要類型：1. 按在系統(tǒng)中的作用分：2. 按輸出量不同分類：3. 按相數(shù)分：接收機發(fā)送機力矩式控制式單相三相9.自整角機9.自整角機單相同步聯(lián)系裝置結(jié)構(gòu) 91單相同步聯(lián)系裝置電路圖參看圖91，是一單相同步聯(lián)系裝置的電路圖，它由兩臺完全相同的自整角機所組成。一個用作發(fā)送機T；另一個用作接收機R。它們的單相勵磁繞組FT和F

2、R接到同一個電源。它們的三相同步繞組1、2、3通過連線L對應聯(lián)通。9.自整角機單相同步聯(lián)系裝置工作原理T為發(fā)送機T位置角,R為接受機R位置角。= T - R 為失調(diào)角。=0 ，T和R的轉(zhuǎn)子處于協(xié)調(diào)位置或一致位置T與R位置角不一致時,與其對應的繞組感應電動勢相位相等,幅值不等,繞組回路產(chǎn)生平衡電流,產(chǎn)生整步轉(zhuǎn)矩 。力矩使R位置角發(fā)生變化,直到T與R位置角一致時,感應電動勢相位對應相等,平衡電流與電磁轉(zhuǎn)矩同時消失?；剞D(zhuǎn)運行流程圖回轉(zhuǎn)運行時有其限制轉(zhuǎn)速，通常為900r/min。R位置角變化直至為零T接受信號T9.自整角機失調(diào)角 不為零感應電動勢對應不等回路產(chǎn)生平衡電流產(chǎn)生整步轉(zhuǎn)矩電流與轉(zhuǎn)矩消失9.自

3、整角機自整角機基本結(jié)構(gòu)自整角機的基本結(jié)構(gòu)是單相集中繞組勵磁繞組和三相對稱分布繞組同步繞組，分別設置在定、轉(zhuǎn)子鐵心上。9-2 接收機的阻尼時間 a) 加有阻尼裝置時 b) 無阻尼裝置的振蕩過程接收機工作時，R到達新的一致位置和步進電機相似，其位置角亦有一個振蕩過程如圖92b所示。如阻尼時間td較長，便將影響系統(tǒng)的正常工作。為此，接收機轉(zhuǎn)子上常設置阻尼裝置。9.自整角機自整角機基本結(jié)構(gòu)(續(xù))9-3 兩級慣性摩擦阻尼器1鎖片2銷釘3彈簧4彈簧環(huán) 9慣性輪 9軸套和同步電機相似，可利用阻尼繞組來實施電氣阻尼。此外也常用機械阻尼器，圖93便是一種兩級慣性摩擦阻尼器。軸套固定在接收機轉(zhuǎn)軸，慣性輪套在軸套上

4、，二者間可有相對運動，其間的摩擦起著阻尼作用。9.自整角機自整角機的指示式運行發(fā)送機T和接收機R的勵磁繞組都將激勵一個沿氣隙按正弦分布的脈動磁場，它們將在T和R的同步繞組中感應變壓器電動勢如下：式中諸電動勢在時間上是同相9.自整角機寫出同步繞組回路電壓方程，求出均衡電流，列出各同步繞組的磁動勢并將其分解為d、q軸分量，最后合成d、q軸磁動勢如下：9.自整角機可見，這些磁動勢與發(fā)送機接收機的位置角無關，只是失調(diào)角的函數(shù)。同步繞組激勵的磁場與勵磁繞組激勵的磁場相互作用產(chǎn)生整步轉(zhuǎn)矩Ts 亦是失調(diào)角的函數(shù)。T與R兩機的整步轉(zhuǎn)矩大小是相等的。發(fā)送機T的轉(zhuǎn)子是受指令控制，不能自由轉(zhuǎn)動；接收機R的轉(zhuǎn)子可自由

5、旋轉(zhuǎn)比整步轉(zhuǎn)矩是指失調(diào)角時的整步轉(zhuǎn)矩，顯然比整步轉(zhuǎn)矩愈大，則系統(tǒng)愈靈敏，精度愈高。9.自整角機自整角機并聯(lián)運行每一臺接收機的均衡電流是發(fā)送機的1/m，每臺接收機的整步轉(zhuǎn)矩為一對一運行時2/m+1。這里的m為并聯(lián)的接收機臺數(shù)。并聯(lián)的接收機臺數(shù)有限制,應有同一型號和相同精度。9-4 自整角機并聯(lián)運行9.自整角機9-5 同步繞組輸出電動勢和位置角間關系曲線自整角機指示式運行精度指示式運行的精度取決于發(fā)送機和接收機的精度。同步繞組電動勢和位置角的理論關系曲線如圖95所示，理論和實際之間的差值稱為電氣不對稱度，由它來標志發(fā)送機的精度。9.自整角機自整角機指示式運行精度(續(xù))檢測六點法：取實測電動勢E12

6、、 E23與E31為零的實際位置角，與理論位置角的角度差為誤差角。以其中正負最大誤差角的絕對值的算術平均值為衡量發(fā)送機精度的電氣不對稱度，其單位是“度”。指示式同步聯(lián)系裝置接受指令T ，接收機指示R ，由于存在摩擦阻力等因素，T不一定等于R ，亦稱兩者之差為誤差角，用 表示，由它來標志裝置的精度。亦即認為是接收機的精度。檢測72點法：即發(fā)送機正反轉(zhuǎn)每隔10測一次 ，共得72個 。取其不同轉(zhuǎn)向時測得的最大誤差角絕對值的算術平均值來標志裝置的精度。9.自整角機差動式自整角機結(jié)構(gòu)9-6接線圖及其工作情況a) 接收機無勵磁情況 b) 差動式自整角接收機定、轉(zhuǎn)子均系隱極式，都裝有三相對稱繞組，并且各接成

7、星形。特點是定子轉(zhuǎn)子有相同的槽數(shù)、繞組型式、匝數(shù)和參數(shù)。差動式自整角機既作為接收機亦可作為發(fā)送機。9.自整角機差動式自整角機作為接收機如圖9-6所示：T1 、T2為發(fā)送機，其同步繞組分別接至差動式接收機DR的定轉(zhuǎn)子繞組。接收機沒有加勵磁，同步繞組回路的電流取決于ET1、 ET2和ET3 ，由均衡電流可算出其d、q軸合成磁動勢為：9.自整角機差動式自整角機作為接收機(續(xù))由上式可見，接收機合成磁動勢FR的空間位置如圖9-6a所示，即當發(fā)送機轉(zhuǎn)過角T時，接收機的合成磁動勢對同步繞組1向相反方向轉(zhuǎn)過T角。當差動接收機轉(zhuǎn)子RDR轉(zhuǎn)過(2-1)時， RDR三個繞組的感應電動勢和T2的三個同步繞組電動勢相

8、等，不出現(xiàn)均衡電流，DR中便沒有電磁轉(zhuǎn)矩，整個系統(tǒng)趨于穩(wěn)定的一致位置。綜上所述，差動接收機受T1和T2控制，其轉(zhuǎn)子將輸出（指示）兩臺發(fā)送機位置角的和或差。當1和2轉(zhuǎn)向相反時，轉(zhuǎn)子RDR將轉(zhuǎn)過(2+1)角。差動式自整角接收機轉(zhuǎn)子位置角的表示式為 DR= 1 2 。9.自整角機自整角機的變壓器式運行當同步聯(lián)系裝置需驅(qū)動一組轉(zhuǎn)矩較大的負載時，便可采用變壓器式運行方式。9-7自整角的變壓器運行方式T為普通自整角發(fā)送機。TR為變壓器式自整角接收機，勵磁繞組輸出控制電動勢 EC。9.自整角機自整角機的變壓器式運行原理 TR無勵磁，情況和圖96a相似，當T轉(zhuǎn)過- T ，則TR中激勵磁場r ，r的直軸分量1s

9、in T將匝鏈輸出繞組，并感應變壓器電動勢EC 。EC r sin T EC經(jīng)放大器放大輸至伺服電機，經(jīng)減速齒輪箱帶動裝置的負載和TR的轉(zhuǎn)子。當TR轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)過角T ，r轉(zhuǎn)動到交軸 ，r d=0，EC =0，伺服系統(tǒng)穩(wěn)定不動。至此，發(fā)送機接受的指令已傳遞到TR的轉(zhuǎn)子及與其耦合的機械負載。稱T為1時的EC為比控制電動勢ECR，顯然ECR愈大系統(tǒng)愈靈敏。9.自整角機變壓器式自整角接收機的精度圖98 變壓器式接收機精度測定的兩個接線圖a) 0時b) 90時變壓器式自整角接收機的精度，亦由所謂電氣不對稱度來標志。兩相串聯(lián)后接到交流電源，理論上此時 d=0 ， EC =0 ；實際上由于材料，工藝等因素EC 0 。9.自整角機變壓器式自整角接收機的精度(續(xù))轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子，繞EC =0 ，讀下轉(zhuǎn)子位置角，它與理論位置角之差便為誤差角。不改接線，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過180， EC又應為零，同理，可得第二個誤差角。改換接線，令1、2串聯(lián)加電源；令1、3串聯(lián)加電源，共可測得6個誤差角。再按圖98b接線，此時轉(zhuǎn)子位于90及270時，應為零，又可測得2個誤差角。同理，改換接線又可測得另4個誤差角。這樣共有12個誤差角。令其中正負最大誤差角絕對值的算術平均值為電氣不對稱度。9.自整角機變壓器式自整角機的工作特點其